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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Recupero di batterie ad acido con corrente alternata. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Batterie, caricatori La tensione di rete CA è un oscillogramma a forma di sinusoide con semicicli positivi e negativi. Quando si caricano le batterie, la parte positiva della sinusoide viene utilizzata nei raddrizzatori CC a semionda e a onda intera. È possibile accelerare il processo di ripristino delle piastre della batteria senza peggiorare la condizione se viene utilizzato un ulteriore semiciclo negativo di una corrente a bassa potenza. A causa della bassa velocità del processo chimico nell'elettrolita, non tutti gli elettroni raggiungono i cristalli di solfato di piombo nel tempo assegnato di dieci millisecondi, inoltre, in base alla forma della sinusoide, la tensione è zero all'inizio, per poi crescere e raggiunge un massimo dopo cinque millisecondi, nei successivi 5 ms scende e passa per zero nel semiciclo negativo della sinusoide. Gli elettroni della parte centrale della sinusoide hanno il potenziale energetico più alto e sono in grado di fondere il cristallo di solfato di piombo con il suo trasferimento allo stato amorfo. Gli elettroni del resto della sinusoide, avendo energia insufficiente, non raggiungono la superficie delle piastre della batteria, o ne pregiudicano in modo inefficiente il recupero. Accumulandosi in composti molecolari sulla superficie delle piastre, ne impediscono il recupero, convertendo il processo chimico in elettrolisi dell'acqua. Il semiciclo negativo della sinusoide "ritrae" gli elettroni dalla superficie delle piastre alle loro posizioni originali con l'energia totale non utilizzata nel tentativo iniziale di fondere il cristallo di solfato di piombo e restituire energia. C'è un'altalena di potenza energetica con la sua crescita, che alla fine permette di sciogliere cristalli insolubili. Il valore di ampiezza della tensione del semiperiodo negativo non supera 1/10... 1/20 della corrente di carica ed è sufficiente per restituire gli elettroni prima del successivo ciclo di applicazione di un impulso positivo finalizzato alla fusione del cristallo di solfato di piombo. Con una tale corrente, non c'è possibilità di inversione di polarità delle piastre della batteria con polarità negativa. In pratica vengono utilizzate diverse tecnologie di recupero, a seconda delle condizioni tecniche delle batterie e delle condizioni di precedente funzionamento. La condizione tecnica può essere determinata utilizzando uno strumento diagnostico o una semplice spina di carico, con un'elevata resistenza interna, la tensione sotto carico è notevolmente inferiore rispetto a quella senza di essa - ciò significa che la superficie delle piastre e la struttura spugnosa interna sono ricoperte di piombo cristalli di solfato, che impediscono la corrente di scarica.
Le tecnologie di recupero utilizzate in precedenza hanno qualità positive e negative: lunghi tempi di recupero, elevato consumo energetico, lavoro con acido, grandi emissioni di gas, che includono una miscela esplosiva di idrogeno e ossigeno, necessità di una potente ventilazione forzata e protezione dalla trasfusione di acido durante i lavori di recupero. Il risultato finale è positivo. La tecnologia per il ripristino delle batterie atf con una carica a lungo termine con una bassa corrente è stata sviluppata nel secolo scorso ed è stata utilizzata con una leggera solfatazione degli elettrodi, la carica è stata eseguita prima dell'inizio della formazione di gas, la corrente è diminuita gradualmente con brevi interruzioni . Questo metodo è ancora utilizzato per ripristinare le piastre di potenti batterie industriali per bassa tensione e corrente fino a decine di migliaia di ampere. Il tempo di recupero è di almeno quindici giorni. Il secondo metodo è il ripristino delle lastre in acqua distillata, è anch'esso lungo nel tempo ed è associato alla sostituzione dell'acido con acqua, seguita da una carica, come nella prima variante. Al termine della riduzione, la densità viene livellata mediante l'aggiunta di un elettrolita. È possibile ripristinare le piastre fornendo a breve termine una grande corrente di carica per 1 ... 3 ore Lo svantaggio di questo metodo è una forte riduzione della durata della batteria, un riscaldamento eccessivo delle piastre e la loro deformazione, un aumento dell'auto -scarica, abbondante evoluzione gassosa di ossigeno e idrogeno. La tecnologia di recupero delle batterie al piombo con corrente alternata permette di ridurre la resistenza interna al valore di fabbrica nel più breve tempo possibile, con un leggero riscaldamento dell'elettrolita. Il semiciclo positivo della corrente viene utilizzato completamente quando si caricano batterie con una leggera solfatazione di esercizio, quando la potenza dell'impulso di corrente di carica è sufficiente per ripristinare le piastre. Quando si ripristinano batterie con un lungo periodo post-garanzia, è necessario utilizzare entrambi i semiperiodi di corrente in quantità comparabili: con una corrente di carica di 0,05 C (capacità C), si consiglia la corrente di scarica entro 1/10 .. 1/20 dell'addebito in uscita. L'intervallo di tempo della corrente di carica non deve superare i 5 ms, ovvero il recupero dovrebbe procedere al livello di tensione più alto possibile di una sinusoide positiva, in cui l'energia dell'impulso è sufficiente per trasferire il solfato di piombo in uno stato amorfo. Il residuo acido rilasciato SO4 aumenta la densità dell'elettrolita fino a ridurre tutti i cristalli di solfato di piombo e termina l'aumento di densità, allo stesso tempo, a causa dell'elettrolisi avvenuta, la tensione della batteria aumenterà. Durante la carica e il ripristino del lavoro, è necessario utilizzare l'ampiezza massima della corrente con un tempo minimo della sua azione. Il ripido fronte d'attacco dell'impulso di corrente di carica scioglie liberamente i cristalli di solfato quando altri metodi falliscono. Il tempo tra la carica e la scarica viene inoltre utilizzato per il raffreddamento della piastra e la ricombinazione elettronica nell'elettrolita. Una diminuzione graduale della corrente nella seconda metà della sinusoide crea le condizioni per la decelerazione degli elettroni alla fine del tempo di carica con un'ulteriore inversione quando la corrente passa nel semiciclo negativo della sinusoide attraverso lo zero. Per creare le condizioni di recupero è stato utilizzato un circuito a diodo a tiristore per l'impostazione e la regolazione della corrente sincronizzata con la frequenza della rete. Il tiristore durante la commutazione consente di creare un ripido fronte di salita della corrente ed è meno suscettibile al calore durante il funzionamento rispetto alla versione a transistor. La sincronizzazione dell'impulso di corrente di carica con la rete riduce il livello di disturbo generato dal dispositivo.
Il momento di aumento della tensione sulla batteria è controllato introducendo una retroazione di tensione negativa nel circuito, dalla batteria al multivibratore di standby sul timer analogico DA1 (Fig. 1). Nel circuito viene inoltre introdotto un sensore di temperatura per la protezione dal surriscaldamento dei componenti di potenza. Il regolatore di corrente di carica permette di impostare la corrente di recupero iniziale in base al valore della capacità della batteria. La corrente di carica media è controllata da un dispositivo galvanico: un amperometro con scala lineare e uno shunt interno. Nelle letture dell'amperometro le correnti vengono sommate algebricamente, per cui le letture della corrente media di carica, tenendo conto della contemporanea erogazione di un semiciclo negativo dalla corrente positiva, saranno sottovalutate. Non applicare a lungo solo un semiperiodo negativo di corrente alla batteria: ciò comporterà la scarica della batteria con un'inversione di polarità delle piastre. In una batteria carica, l'autoscarica si verifica sempre a causa della diversa densità dei livelli di elettrolito superiore e inferiore nel banco e di altri fattori; trovarsi in modalità di carica tampone mantiene la batteria in condizioni di lavoro. Il circuito di recupero della batteria in corrente alternata (Fig. 1) contiene un piccolo numero di componenti radio. Il circuito include un multivibratore in attesa - un plasmatore di impulsi sincronizzato con la rete su un timer analogico DA1 tipo KR1006VI1, un amplificatore di ampiezza dell'impulso su un transistor bipolare a conduzione inversa VT1, un sensore di temperatura e un amplificatore di tensione a feedback negativo VT2, un alimentatore e un controller della corrente di carica a tiristori. La tensione di sincronizzazione viene rimossa dal raddrizzatore a onda intera sui diodi VD3, VD4 e alimentata attraverso il partitore di tensione R13, R14 all'ingresso 2 del comparatore inferiore del chip DA1. La frequenza degli impulsi del multivibratore in attesa dipende dai valori dei resistori R1, R2 e del condensatore C1. Nello stato iniziale, c'è un livello di alta tensione all'uscita 3 DA1 se non c'è tensione superiore a 2 / 1Up all'ingresso 1 DA3, dopo che appare, il microcircuito funziona con una soglia impostata dal resistore R14, all'uscita appare un impulso con un periodo di 10 ms e una durata dipendente dalla posizione del regolatore R2 , - il tempo di carica del condensatore C1. La resistenza R1 determina la durata minima degli impulsi di uscita. Il pin 5 del microcircuito ha accesso diretto al punto 2/3Un del partitore di tensione interno. All'aumentare della tensione sulla batteria al termine della carica, il transistor VT2 del circuito di feedback negativo si apre e riduce la tensione al pin 5 di DA1, si crea una modifica del circuito e la durata dell'impulso diminuisce, il tempo del tiristore è nello stato aperto diminuisce. L'impulso dall'uscita 3 del timer attraverso il resistore R5 viene inviato all'ingresso dell'amplificatore sul transistor VT1. L'impulso amplificato dal transistor VT1 attraverso l'optoaccoppiatore U1 fornisce la tensione di innesco sincronizzata con la rete all'elettrodo di controllo del tiristore VS1, il tiristore si apre e fornisce un impulso di una corrente di carica a onda intera al circuito della batteria con una durata dipendente sulla posizione del regolatore di corrente R2. I resistori R9, R10 proteggono l'accoppiatore ottico dai sovraccarichi. La temperatura degli elementi di potenza è controllata da un termistore R11 installato nel partitore di tensione del circuito di feedback negativo. Un aumento della temperatura provoca una diminuzione della resistenza del termistore e del transistor di shunt VT2 uscita 5 DA1, la durata dell'impulso si riduce - la corrente diminuisce. L'alimentazione del timer e del circuito RC nel circuito è stabilizzata dal diodo Zener VD1. Il circuito elettronico è alimentato dall'avvolgimento secondario del trasformatore di potenza attraverso i diodi VD2 ... VD4, le increspature vengono appianate dal condensatore C3. Il diodo VD2 separa la tensione pulsante del raddrizzatore sui diodi VD3, VD4 dalla tensione di alimentazione del timer e dell'amplificatore sul transistor VT1. Il tiristore è alimentato da una tensione pulsante a onda intera e funge da chiave con un tempo di accensione regolabile di impulsi di corrente positivi, un impulso negativo viene fornito alla batteria da un raddrizzatore a semionda sul diodo VD5. I componenti radio nel circuito sono installati per uso generale: un chip timer della serie 555, 7555. Resistori MLT 0,12, R15 - 5 watt. Resistenze variabili tipo SP. Il trasformatore può essere utilizzato del tipo CCI 2 * 18 V / 5 A. Diodi di piccole dimensioni per una corrente fino a 5 A. Un tiristore con una capacità della batteria fino a 50 A * h è adatto per il KU202B .. Tipo N con radiatore. La regolazione del circuito del dispositivo inizia con un controllo della tensione di +18 V, piccole discrepanze non influiscono sul funzionamento del dispositivo. Avendo installato temporaneamente una capacità di 1 μF in parallelo con il condensatore C0,1, il funzionamento del timer è chiarito dai lampeggi del LED. Nel circuito del catodo a tiristore, per controllarne il funzionamento, è inclusa una lampadina per una tensione di 12 V e una potenza di 50 ... 60 W. Il lampeggio della spia conferma che il tiristore è in buone condizioni e che sta funzionando in un regime termico accettabile. Ruotando l'albero della resistenza di regolazione R14, viene impostata la soglia per il funzionamento del microcircuito. Dopo aver collegato la batteria al circuito di carica, è necessario impostare la corrente di carica con il resistore R2 nella posizione centrale del resistore di sintonia R12. Quando il termistore R11 viene riscaldato, la corrente di carica dovrebbe diminuire.
Gli elementi del circuito, ad eccezione dell'interruttore, del regolatore di corrente di carica, dell'amperometro e del fusibile, sono installati sul circuito stampato (Fig. 2), il resto è montato nella custodia del caricabatterie. La tecnologia di recupero della batteria con corrente alternata è stata sviluppata nel 1999 e trasformata in un prodotto in un piccolo lotto per un esperimento di brevetto. Letteratura
Autore: Vladimir Konovalov; Pubblicazione: radioradar.net
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